คอมมอนเรล ปะทะ ยูนิท อินเจคเตอร์

เมื่อ 2 เทคโนโลยีชั้นสูงของเครื่องยนต์ดีเซล มาถึงจุดที่ก้าวไกลมาก ซึ่งมากจนรู้สึกว่าบางเทคโนโลยีเหมือนจะถูกกลืนหายไป ระบบที่คุ้นเคยเหมือนจะถูกปรับเปลี่ยนแบบกะทันหันและคาดไม่ถึง เทคโนโลยีต่างๆ เมื่อมาถึงทางตันอาจจะมีการหยุดพัก เมื่อเห็นว่ามีระบบอื่นยังพัฒนาต่อได้ แต่เทคโนโลยีนั้นก็ไม่ได้ถูกทิ้งขว้าง เพียงแค่รอเวลาที่เหมาะสมในการนำกลับมาพัฒนาใหม่ให้ล้ำหน้าอีกครั้ง   คอมมอนเรล และยูนิท อินเจคเตอร์ เทคโนโลยีคอมมอนเรล มีมานานมากแล้ว แต่ติดในเรื่องโลหะวิทยาที่ยังล้าหลังอยู่ เทคโนโลยีนี้จึงอยู่แค่บนแผ่นกระดาษ เมื่อความพร้อมมากขึ้น จึงถูกนำไปใช้ในเครื่องยนต์ของเรือเดินสมุทร เนื่องจากเครื่องยนต์เรือมีการเปลี่ยนแปลงรอบเครื่องยนต์ช้า และใช้รอบคงที่ จึงสามารถใช้งานได้ แต่ในรถยนต์ยังไม่สามารถนำมาใช้ได้ เนื่องจากมีการเปลี่ยนแปลงรอบเครื่องยนต์ตลอดเวลา 20 ปีที่ผ่านมา เทคโนโลยีด้านโลหะวิทยาก้าวหน้าไปมาก รถยนต์ฝั่งยุโรปจึงพัฒนาอย่างจริงจัง เทคโนโลยีคอมมอนเรล หรือระบบเชื้อเพลิงแรงดันสูงแบบท่อร่วม สามารถสร้างแรงดันในการฉีดน้ำมันได้สูงถึงประมาณ 1,250 บาร์ หรือราวๆ 18,000 ปอนด์/ตารางนิ้ว ในยุคแรกๆ ด้วยการสะสมความดันไว้ในท่อร่วม ก่อนที่จะจ่ายให้กับหัวฉีดในแต่ละสูบ ตามจังหวะการทำงานของเครื่องยนต์ โดยการใช้ระบบอีเลคทรอนิคส์ควบคุมปริมาณการจ่ายน้ำมัน แต่วันนี้ เทคโนโลยีคอมมอนเรล เจเนอเรชันที่ 4 สามารถสร้างแรงดันได้สูงถึง 2,200 บาร์ เท่ากับเทคโนโลยียูนิท อินเจคเตอร์แล้ว และปั๊มแรงดันสูงก็พัฒนาเป็นปั๊มแบบแปรผัน ทำให้ลดภาระการทำงาน และยืดอายุปั๊มได้อีกขั้น ดูเหมือนว่าวันนี้เทคโนโลยีคอมมอนเรล ยังคงพัฒนาอย่างต่อเนื่อง ไม่มีทีท่าว่าจะหยุดยั้ง ส่วนเทคโนโลยีคู่แข่งอย่าง ยูนิท อินเจคเตอร์ นั้นเป็นเทคโนโลยีที่พัฒนาควบคู่กันไป ในช่วงแรกได้ผลเหนือกว่าในเรื่องของแรงดันการฉีดน้ำมัน ระบบนี้จะมีแรงดันน้ำมันที่สูงกว่า มีชิ้นส่วนน้อยกว่า เพราะตัวปั๊มแรงดันสูง และหัวฉีด นั้นจะรวมเป็นหน่วยเดียวกัน ใช้แคมชาฟท์เป็นตัวสร้างแรงดัน โดยจะมีลูกเบี้ยวเพิ่มขึ้นมาเพื่อให้แรงจากข้อเหวี่ยงที่มาขับแคมชาฟท์สร้างแรงดันสูงไปในตัว ไม่ต้องมีปั๊มแรงดันสูงแยกต่างหาก ไม่ต้องมีรางสะสมแรงดัน ซึ่งดูเหมือนว่ามันจะลงตัวกว่าคอมมอนเรลมาก และมันก็เป็นอย่างนั้นจริงๆ ในช่วงแรก แต่เมื่อเวลาผ่านไป ยูนิค อินเจคเตอร์สามารถสร้างแรงดันได้ถึง 2,200 บาร์ ขณะที่คอมมอนเรลยังทำได้แค่ 2,050 บาร์เท่านั้น แต่วันนี้เทคโนโลยีคอมมอนเรล เจเนอเรชันที่ 4 สามารถสร้างแรงดันได้เท่ากันแล้ว อย่าสับสน ! เทคโนโลยีคอมมอนเรล และยูนิค อินเจคเตอร์ นั้นเป็นเทคโนโลยีในการ "สร้างแรงดันเชื้อเพลิง" คนละส่วนกับตัว "หัวฉีด" ที่ต้องเรียกแยกกัน ไม่อย่างนั้นจะงง ระบบคอมมอนเรล จะมีรางหรือท่อสะสมแรงดัน โดยมีปั๊มแรงดันสูงส่งมาอีกที แล้วหัวฉีดค่อยรับน้ำมันแรงดันสูงไปจ่ายเข้าห้องเผาไหม้ จะเห็นว่ารางสะสมแรงดันและหัวฉีดนั้นแยกกัน ส่วนยูนิท อินเจคเตอร์ นั้น ตัวสร้างแรงดันสูงและหัวฉีดจะรวมอยู่ในตัวเดียวกันเลย ก็คือที่ตัวหัวฉีดนั่นเอง แต่ทำไมระบบนี้จึงไม่ค่อยได้รับความนิยม อาจเป็นเพราะเมื่อรวมทั้ง 2 อย่างเข้าด้วยกันแล้ว การพัฒนาต่อยอดจะทำได้ยาก เพราะต้องทำควบคู่กันไป ปัจจุบันจึงดูเหมือนว่าหยุดพัฒนาไปแล้ว   ความสำเร็จของเทคโนโลยีคอมมอนเรล เครื่องยนต์คอมมอนเรลในปัจจุบัน สามารถเพิ่มแรงดันน้ำมันได้ไม่ยากเย็น เพราะปั๊มแรงดันสูงมันพัฒนาได้ไม่ยาก แต่ปัญหาอยู่ที่หัวฉีดน้ำมัน อย่างที่บอกไปว่าน้ำมันดีเซลนั้นเวลาลุกไหม้จะมีพลังงานมาก นั่นเท่ากับว่าจะมีเสียงดัง และมีแรงกระแทกที่สูงมากตามไปด้วย ลองนึกถึงรถกระบะเมื่อ 20 ปีที่แล้ว เสียงเครื่องยนต์ดังมาก รอบเครื่องทำได้ไม่มาก นั่นเพราะการฉีดน้ำมันเข้าห้องเผาไหม้นั้นจะฉีดเต็ม 100 % เข้าห้องเผาไหม้ทันที (เฉพาะระบบไดเรคท์อินเจคชัน) แต่เครื่องยนต์คอมมอนเรลนั้นทำได้ดีกว่า โดยเฉพาะการฉีดน้ำมันที่ใช้อีซียูเป็นตัวควบคุม จะมีการฉีดน้ำมันนำร่องออกไปก่อนราว 10-30 % แล้วจะฉีดน้ำมันที่เหลือตามในเศษเสี้ยววินาที การฉีดปริมาณน้ำมันน้อยๆ ก่อนจะทำให้เกิดการลุกไหม้ที่รวดเร็วกว่าเสียงดัง และมีแรงกระแทกน้อย เมื่อฉีดน้ำมันที่เหลือตามไป จะทำให้เกิดกำลังอย่างต่อเนื่อง เพราะจะเริ่มฉีดในจังหวะที่ลูกสูบเริ่มจะเคลื่อนที่ลง แรงกระแทกภายในและเสียงดังจะลดลงมาก รวมถึงการลุกไหม้ของเชื้อเพลิงที่เผาไหม้ได้สะอาดหมดจดกว่า แต่นั่นมันยังไม่พอ หัวฉีดแบบ PIEZO ที่มีความเหนือกว่าในการจ่ายน้ำมันได้หลายครั้งต่อ 1 จังหวะการจุดระเบิด เนื่องจากประสิทธิภาพในการจ่ายน้ำมันทำได้ดีกว่า หลายๆ ค่ายต่างหันมาให้ความสนใจหัวฉีดแบบ PIEZO อย่างจริงจัง ความสามารถในการสร้างฝอยละอองได้ละเอียดมากขึ้นของเทคโนโลยีหัวฉีด PIEZO นั้น ผลิตจากผลึกของเซรามิค ผลึกของเซรามิคนี้จะนำมาใช้แทนโซลินอยด์เดิม การทำงานใช้หลักการยืดและหดตัวของผลึกแร่ควอร์ทซ์ที่มีขนาดบางมาก ทำงานร่วมกับเซรามิค เพื่อรับการกระตุ้นจากกระแสไฟฟ้าในการยืดและหดตัว ซึ่งปฏิกิริยาดังกล่าวเกิดขึ้นภายในเศษเสี้ยววินาที หัวฉีดใหม่นี้มีประสิทธิภาพในการฉีดน้ำมันได้เร็ว และมีความถี่ในการฉีด ในจังหวะฉีดสูงกว่าเดิมมากๆ สามารถฉีดน้ำมันได้ต่อเนื่องตั้งแต่ 2-5 ครั้ง ส่งผลให้การเผาไหม้หมดจด เนื่องจากมีความต่อเนื่องในการเผาไหม้ดีกว่า และที่สำคัญ สามารถลดแรงกระแทกที่เกิดจากการจุดระเบิดได้อย่างมีประสิทธิภาพ ปัจจุบันเทคโนโลยีของหัวฉีดแบบนี้สามารถฉีดน้ำมันได้ถึง 9 ครั้งต่อ 1 รอบการจุดระเบิด ผลที่เห็นได้ชัดอีกอย่างในการขับขี่ คือ การตอบสนองของเครื่องยนต์ที่ฉับไวกว่า เพราะมีการเผาไหม้ที่รวดเร็ว ทำให้เครื่องยนต์มีสมรรถนะดีขึ้นอย่างเห็นได้ชัด